【正文】 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 32 用 OddoTomson飽和指數(shù)法預(yù)測(cè)注水井硫酸鹽結(jié)垢計(jì)算機(jī)程序 程序代碼 Private Sub Command1_Click() TDS = Si = TDS / 53470 p = t = A = + * 10 ^ 3 * ( * t + 32) * 10 ^ 6 * ( * t + 32) ^ 2 + * 10 ^ 5 * p * Si ^ + * Si * 10 ^ 3 * Si ^ * ( * t + 32) = 10 ^ A 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 33 B = C = H = F = Log(B * H) + + 2 * 10 ^ 3 * ( * t + 32) + * 10 ^ 6 * ( * t + 32) ^ 2 667 * 10 ^ 5 * p * Si ^ + * Si * 10 ^ 3 * Si ^ * ( * t + 32) = F G = Log(B * C) + * 10 ^ 3 * ( * t + 32) + * 10 ^ 6 * ( * t + 32) 696 * 10 ^ 5 * p * Si ^ + * Si 2 * 10 ^ 3 * Si ^ * ( * t + 32) = G D = I。 由上表可知 YtCO2=(mol/L)， Si=(mol/L)。 用 OddoTomson飽和指數(shù)法預(yù)測(cè)注水井碳酸鹽結(jié)垢計(jì)算機(jī)程序 程序代碼 Dim f As Double, Caq As Double, Yt As Double Private Sub Command1_Click() p = t = f = Exp(145 * p * ( * 10 ^ 4 / ( * t + 492))) Qw = 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 28 Qo = Qg = Yt = Yg = Yt * (1 + (145 * p * f * * (5 * Qw + 10 * Qo) * 10 ^ 5) / ( * Qg * ( * t + 492))) A = B = Si = I = Log(A * B ^ 2 / 145 * Yg * f) + + * 10 ^ 3 * ( * t + 32) * 10 ^ 6 * ( * t + 32) ^ 2 * 10 ^ 5 * p * Si ^ + * Si = I If I 0 Then = 過(guò)飽和狀態(tài)，能形成垢 End If If I = 0 Then = 溶液與固體垢相平衡 Else = 不飽和狀態(tài)，能形成垢 End If End Sub Private Sub Command2_Click() Yt = Qg = Nt = Yt * * Qg Qw = Qo = Caq = * Nt / * (Qw + * Qo) A = B = 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 29 Si = p = t = I = Log(A * B ^ 2 / Caq) + + * 10 ^ 3 * ( * t + 32) + * 10 ^ 6 * ( * t + 32) ^ 2 * 10 ^ 5 * p * Si ^ + * Si = I If I 0 Then = 過(guò)飽和狀態(tài)，能形成垢 End If If I = 0 Then = 溶液與固體垢相平衡 Else = 不飽和狀態(tài)，能形成垢 End If End Sub 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 30 程序界面 實(shí)例運(yùn)算 以印尼蘇門(mén)答臘 ZHB8井為例，預(yù)測(cè)其沉沒(méi)泵位置處能否生成 CaCO3垢。計(jì)算程序?qū)τ布o(wú)特殊要求，能夠運(yùn)行與 WINDOWS XP，在中文 WINDOWS環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了全漢化操作。 (4)依據(jù)計(jì)算出的 Is 大小判斷油井是否生成 CaCO3。 ② 用公式 ③ 計(jì)算在預(yù)測(cè)溫度、壓力條件下的 CO2在氣相中的含量 YgCO2。 (2)檢測(cè)預(yù)測(cè)井中有關(guān)流體物性、組成 ,收集 有關(guān)資料 (包括壓力 P、溫度 t、 Ca2+濃度、總堿度、 HCO3濃度、離子強(qiáng)度、 CO2含量、標(biāo)準(zhǔn)狀況下總采出氣量 ,油井日產(chǎn)油、水量等 )。 如何預(yù)測(cè)碳酸鹽結(jié)垢 為預(yù)測(cè)能否生成 CaCO3 垢 ,按下述步驟進(jìn)行 : 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 27 (1)首先判定油層內(nèi)有無(wú)氣相存在。 (6)根據(jù) Is 大小判斷是否生成硫酸鹽垢。 (4)將計(jì)算出的 Kst 代入式 (4h)～式 (4k)分別計(jì)算出游離硫酸根及游離金屬離子 的濃度。 (2)計(jì)算出離子強(qiáng)度 Si。 87620 CBa2+： mol/L 數(shù) = mg/L 數(shù)247。 24305 CCa2+： mol/L 數(shù) = mg/L 數(shù)247。 各種離子總濃度的單位換算式如下 ： CSO42： mol/L 數(shù) = mg/L 數(shù)247。 32460。 logKst = + 103 (+ 32) － 106 (+ 32)2+ 10 5P－ + － 10 3Si1/2(+ 32) (4f) [SO42] = 【 [1 + Kst(CM CSO42)] + {[1 + Kst(CM CSO42)]2 + 4KstCSO42}】/(2Kst) (4g) [Mg2+] = CMg2+/{1 +Kst[SO42]} (4h) [Ca2+] = CCa2+/{1 +Kst[SO42]} (4i) [Sr2+] = CSr2+/{1 +Kst[SO42]} (4j) [Ba2+] = CBa2+/{1 +Kst[SO42]} (4k)式①～（ 4f） 中： t —— 溫度 ， ℃ ； P —— 總絕對(duì)壓力 ， MPa； 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 25 Si —— 離子強(qiáng)度 Si 若以總礦化度 TDS 計(jì)算 ， 則近似計(jì)算為 Si(mol/L)≈ TDS(mg/L)247。 欲求游離金屬離子和游離硫酸根離子濃度 ,必須知道穩(wěn)定常數(shù) Kst,而在室溫條件下 Ca、 Mg、 Sr、 Ba 四種硫酸鹽絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)值近似相等。而總 的溶解的 Mg2+、 Sr2+、 Ba2+、與 SO42的質(zhì)量平衡方程如（ 4a）、（ 4b）、（ 4c）、（ 4d）、 （ 4e）所示。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 24 以 Ca2+與 SO42形成的絡(luò)合物為例，其絡(luò)合反應(yīng)為 ： Ca2+ + SO42 → CaSO40 根據(jù)質(zhì)量作用定律，其穩(wěn)定常數(shù) Kst = [CaSO40]/{[ Ca2+] [SO42]}， 式中，CaSO40稱(chēng)為溶液中的中性離子或絡(luò)合物，它不是固態(tài)。 Is=log {[Ca2+][S042]}++ (+32)+ 106 (+32)2－ 105P－ +－ 103 Si1/2 (+32) ① Is= log {[Ca2+][S042]}++ 103 (+32)+ 106 (+32)2－ 105P－ +－ 103 Si1/2 (+32) ② Is= log {[Ca2+][S042]}++ 103 (+32)+ 106 (+32)2－ 105P－ +－ 103 Si1/2 (+32) ③ Is= log {[Sr2+][S042]}++ 103 (+32)+ 106 (+32)2－ 667 105P－ +－ 103 Si1/2 (+32) ④ Is= log {[Ba2+][S042]}++ 103 (+32)+ 106 (+32)2－ 696 105P－ +－ 103 Si1/2 (+32) ⑤ 因溶液中多種離子共存，難以求得活度系數(shù)，且游離離子溶液的活度系數(shù) 接近 1，故實(shí)際預(yù)測(cè)中以濃度代替活度。1/ 2H2O）、無(wú)水石膏（ CaSO4） 、硫酸鍶、硫酸鋇 的方 法。 硫酸鹽垢的飽和指數(shù)方程 OddoTomson 飽和指數(shù)法 中主要包括了預(yù)測(cè)五種硫酸鹽垢，即 石膏（ CaSO4 第二、 硫酸鹽 (如石膏、半水化合物和硬石膏 )的預(yù)測(cè)方法很容易使用，同 時(shí)還很可靠，便于油田工作者應(yīng)用。資料表 明 ，如果不考慮逸度，可使預(yù)測(cè)的碳酸鈣的飽和指數(shù)值誤差高達(dá) ； 而考慮逸度后，逸度差 5%則 僅 使飽和指數(shù)值變化 ，足見(jiàn)逸度影響甚大。 Langelier 的飽和指數(shù)法對(duì) CO2的逸度和 CO2在 油、水中的分配均未考慮。該方法不僅考慮了溶解平衡原理、熱力學(xué)因素（溫度和壓力的影響）、離子締合理論、溶度積規(guī)則還包括了一些新觀點(diǎn)。 運(yùn)用動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)法可以直觀顯示結(jié)垢的主要類(lèi)型和結(jié)垢部位，有利于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。掛片法即可用于靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)，也可將試片掛在流程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。 掛片法也是一種較常用的結(jié)垢趨勢(shì)實(shí)驗(yàn)法。 (4)模擬實(shí)驗(yàn)判斷法 結(jié)垢趨勢(shì)模擬實(shí)驗(yàn)可以分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 22 該方法適應(yīng)于溫度 0 至 80 攝氏度、滲透率 K＜ 275 103? ㎡ 的情況。 測(cè)定水中 Ca2+、 SO42的濃度 ，算 CaSO4實(shí)際含量 C，將 S 與 C 比較。 判斷標(biāo)準(zhǔn) ： 當(dāng) SAI6 時(shí)，無(wú)結(jié)垢趨勢(shì) ； 當(dāng) 6SAI5 時(shí)，有結(jié)垢趨勢(shì) ； 當(dāng) SAI5 時(shí)，結(jié)垢嚴(yán)重。另外，由于飽和指數(shù)不能區(qū)別鈣離子和總堿度對(duì)結(jié)垢趨勢(shì)的影響，因此該方法的應(yīng)用受到一定限制。 其方程式如下 ： SI = pH — pHs = pH 一 (K + pCa + PALK) ④ 式中 SI —— 結(jié)垢指數(shù) ； pH—— 系統(tǒng)中實(shí)際的 pH 值 ； K —— 修正系數(shù)，為含鹽量、水組成和溫度的函數(shù)，由離子強(qiáng)度與水溫度關(guān)西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 21 系曲線查得 ； pCa —— Ca2+離子濃度 (mol / L)的負(fù)對(duì)數(shù)， pCa = lg[Ca2+] ； PALK—— 總堿度 (mol / L)的負(fù)對(duì)數(shù)， PALK = lg(2[CO32] + [HCO3])； 判斷標(biāo)準(zhǔn) ： 當(dāng) SI 0 時(shí)， 表示水中碳酸鈣未到達(dá)飽和，不大可能結(jié)垢； 當(dāng) SI = 0 時(shí)，處 于平衡狀態(tài) ； 當(dāng) SI 0 時(shí)，有結(jié)垢趨勢(shì)。判斷是否生成垢的標(biāo)準(zhǔn)為 ： 當(dāng) Is =0 時(shí)，表示溶液與固體垢相平衡 ； 當(dāng) Is 0 時(shí)，表示過(guò)飽和狀態(tài)，能形成結(jié)垢 ； 當(dāng) Is 0 時(shí)，表示欠飽和狀態(tài)，不能形成垢。 由 ① 式可引入飽和指數(shù) Is， 其公式變?yōu)?下式： Is=log(Fs)=log{[Me][An]/Kc(t, P, Si)} ② 或 Is=log {[Me][An]+PKc(t, P, Si)} ③ 式中 t, P, Si—— 分別表示溫度、壓力和離子強(qiáng)度。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 20 推薦方法 —— OddoTomson 飽和指數(shù)法 為了弄清飽和指數(shù)概念，首先要知道飽和比。同時(shí)，也對(duì)其它預(yù)測(cè)模型作了詳細(xì)的分析，以便于油田工作者也采用這些方法來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)垢趨勢(shì)作以對(duì)比。 4 注水井結(jié)垢預(yù)測(cè)方法研究 結(jié)垢趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型 通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外資料和油田的具體生產(chǎn)實(shí)踐，本文